Что такое «наведенные атмосферные колебания» – редкий феномен, который винят в блэкауте в Испании

Его истинную причину не назвали до сих пор. Португальский оператор электросетей REN в первые же часы после аварии высказал версию о загадочных «наведенных атмосферных колебаниях». Она понравилась журналистам и разнеслась по Интернету.

«Из-за экстремальных температурных колебаний во внутренних районах Испании в линиях очень высокого напряжения (400 кВ) возникли аномальные колебания, известные как "наведенные атмосферные колебания", – процитировал REN британский Guardian. – Эти колебания вызвали сбои в синхронизации между электрическими системами, что привело к последовательным нарушениям в объединенной европейской сети».

Позже REN отрекся от своих слов. Пока энергетики докапываются до истинной причины, издание Conversation попросило влиятельного инженера-электрика объяснить суть этого явления.

В английском варианте этот термин звучит как Induced Atmospheric Vibrations. Российские журналисты переводят его на русский по-разному: например, встречается калька с английского «индуцированные атмосферные вибрации». Если следовать традиции советских и российских физиков, то правильно будет говорить «наведенные атмосферные колебания», хотя такого устоявшегося термина, по-видимому, не существует.

Само явление, впрочем, реально и порой происходит, отравляя жизнь энергетикам.

У природы есть масса способов нарушить подачу электричества: известно, что в США 83% блэкаутов вызваны погодными явлениями. Снег, шторма и наводнения обрывают провода и выворачивают из земли опоры ЛЭП. Экстремальная жара или холод вызывают пики потребления и перегрузку сетей, портят подстанции.

Колебания проводов – более редкое явление. Оно бывает двух типов:

Этот феномен еще называют «пляской проводов». Когда провод обледеневает, его форма меняется, объясняет одна научная работа Московского авиационного института. Из-за этого на проводе возникает подъемная сила, когда его обдувает ветер. Поток воздуха движется неравномерно, из-за чего провод начинает подпрыгивать и раскачиваться с частотой ниже 1 Гц (1 колебание в секунду).

Одновременно провод начинает испытывать крутильные колебания. Все это создает большую нагрузку на крепления проводов к ЛЭП, и они могут оторваться.

Опаснее всего однополуволновая пляска – когда весь участок провода от одной опоры до другой качается, как единое целое, на манер детской скакалки.

Скорее всего, под «наведенными колебаниями» португальские энергетики подразумевали второй сценарий – высокочастотный, считает эксперт Conversation.

Когда в жаркий день воздух нагревается, он начинает подниматься вверх. Но не равномерно, а волнами, из-за действия набора сил, от трения молекул воздуха друг о друга до гравитации. Эти волны в физике называются акустико-гравитационными.

Причем сила этих волн зависит не от того, насколько жарко, а от скорости нагрева: чем сильнее нарушается тепловое равновесие в атмосфере, тем резче проявляется феномен.

Обтекая провода, волны в воздухе могут вызвать резонанс в проводах и образование стоячих волн: провод колеблется как струна. Из-за этого в электросети начинает «гулять» частота, вызывая сбои в работе подстанций.

Поскольку явления эти не новые, энергетики давно выработали способы борьбы с ними. Одним из средств являются гасители вибрации проводов – небольшие грузы, подвешиваемые на провод вблизи мест контакта с опорой ЛЭП.

Однако гасители не могут полностью решить проблему, считает эксперт. На самом деле, колебания проводов будут все чаще нарушать работу электросетей, потому что человечество теперь потребляет больше электроэнергии – мы переходим на электромобили и все чаще используем домашние кондиционеры – и количество линий передач растет, как и нагрузка на них.

Важно изменить сам способ получения электроэнергии, отказавшись от больших электростанций и создавая сеть небольших электростанций рядом с тем местом, где нужно электричество. Тогда не будут нужны высоковольтные линии передач, а именно они в первую очередь уязвимы для погодных явлений.